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技術 超音波プローブ

出願人 株式会社フジキン
発明者 執行恵太小島賢亮中川真紀坂部俊郎
出願日 2018年10月9日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2019-550957
公開日 2020年9月24日 (3ヶ月経過) 公開番号 WO2019-087706
状態 未査定
技術分野 超音波診断装置
主要キーワード 円筒外形 受入穴 切欠形状 Mモード 断面円弧 内部ノイズ 受入開口 訪問診療
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年9月24日)のものです。
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図面 (5)

課題・解決手段

ケーブル交換の手間を軽減した超音波プローブであって、より好ましくは、医師等であっても簡単にケーブルの交換ができる超音波プローブを提供する。 本発明の超音波プローブ1は、超音波プローブ本体Aと、超音波プローブ本体Aに接続され、外部機器着脱可能に接続できるケーブルBと、を備え、超音波プローブ本体Aは、超音波信号発信及び超音波信号の反射波の受信を行うセンサ部20と、センサ部20に接続され、センサ部20から送られるアナログの反射波の信号をディジタルの信号に変換する信号変換部30と、信号変換部30に接続され、信号変換部30から送られるディジタルの信号に基づいて、エコー画像の作成までの処理を行う画像処理部40と、を備えている。

概要

背景

特許文献1には、被検体に対して超音波送受波を行うための超音波プローブと、超音波プローブと接続され、超音波プローブで受波した超音波信号をもとに被検体の画像データを生成する生成部を備える処理ユニットと、画像データを処理ユニットに接続された、表示部を有する情報端末に表示させるための制御を行う表示制御手段と、情報端末の識別情報に基づいて識別を行うための識別手段と、を有し、表示制御手段は、識別手段の識別結果に応じ、診断画像エリアの表示部に対する相対的な大きさを異ならせて情報端末に表示するように制御を行うポータブル超音波診断装置が開示されている。

そして、特許文献1では、この超音波診断装置によれば、モニタを有する種々の情報端末を処理ユニットに接続するだけで、それら情報端末の表示部を超音波診断モニタとして簡便に用いることができ、その結果表示モニタと処理ユニットを分離可能にし、超音波診断装置の携帯性及び表示モニタ視認性という、相反する二つの性能の向上が可能になり、例えば医者患者宅出向いて超音波診断を行う際に装置を持ち運びやすく便利であると同時に、視認性に優れたモニタによって確実な診断を行うことができることが説明されている。

概要

ケーブル交換の手間を軽減した超音波プローブであって、より好ましくは、医師等であっても簡単にケーブルの交換ができる超音波プローブを提供する。 本発明の超音波プローブ1は、超音波プローブ本体Aと、超音波プローブ本体Aに接続され、外部機器着脱可能に接続できるケーブルBと、を備え、超音波プローブ本体Aは、超音波信号の発信及び超音波信号の反射波の受信を行うセンサ部20と、センサ部20に接続され、センサ部20から送られるアナログの反射波の信号をディジタルの信号に変換する信号変換部30と、信号変換部30に接続され、信号変換部30から送られるディジタルの信号に基づいて、エコー画像の作成までの処理を行う画像処理部40と、を備えている。

目的

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ケーブルの交換の手間を軽減した超音波プローブであって、より好ましくは、医師等であっても簡単にケーブルの交換ができる超音波プローブを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

超音波プローブ本体と、前記超音波プローブ本体に接続され、外部機器着脱可能に接続できるケーブルと、を備え、前記超音波プローブ本体は、超音波信号発信及び前記超音波信号の反射波の受信を行うセンサ部と、前記センサ部に接続され、前記センサ部から送られるアナログの前記反射波の信号をディジタルの信号に変換する信号変換部と、前記信号変換部に接続され、前記信号変換部から送られる前記ディジタルの信号に基づいて、エコー画像の作成までの処理を行う画像処理部と、を備えていることを特徴とする超音波プローブ

請求項2

前記センサ部が前記反射波を受信する動作時以外は、前記信号変換部が停止していることを特徴とする請求項1に記載の超音波プローブ。

請求項3

前記信号変換部と前記画像処理部の間の配線数は、前記センサ部と前記信号変換部の間の配線数よりも少なく、前記信号変換部が、前記センサ部から同時に送られた複数の前記信号を複数回に分けて時間をずらして前記画像処理部に送ることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の超音波プローブ。

請求項4

前記信号変換部と前記画像処理部とが設けられる多層基板を備え、前記多層基板は、ノイズを低減する複数のグランド層を備えていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の超音波プローブ。

請求項5

前記センサ部は、前記超音波信号の発信及び前記反射波の受信を行う素子と、前記素子及び前記信号変換部に接続され、前記素子の駆動用駆動回路基板と、を備えていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の超音波プローブ。

請求項6

前記画像処理部は、前記超音波信号の発信から前記反射波の受信までの時間差を算出する信号処理部と、少なくとも前記時間差と前記反射波に基づいて、前記エコー画像を作成する画像作成部と、を備えていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の超音波プローブ。

請求項7

前記ケーブルは、前記超音波プローブ本体の接続部に形成された端子部と着脱自在の端子部と、スライド可能に配設された筒状の樹脂製カバーとを有し、前記樹脂製カバーは、先端にリング状の突起部を備え、前記リング状の突起部が、前記超音波プローブ本体のケーブル端子部の受入部に形成したリング状の凹部に嵌合することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の超音波プローブ。

請求項8

超音波プローブ本体と、外部機器に着脱可能に接続できるケーブルと、を備え、前記超音波プローブ本体は、筐体と、前記筐体内に配置され、本体側の第1端子部を内部に有する本体側の第1接続部と、を備え、前記ケーブルは、前記第1端子部に接続されるケーブル側の第2端子部を有し、前記第1接続部に螺合接続されるケーブル側の第2接続部と、前記ケーブル上にスライド可能に設けられ、前記第2接続部を覆うように前記筐体に固定される樹脂製のカバーと、を備えていることを特徴とする超音波プローブ。

請求項9

前記第1接続部は、前記第1端子部が固定される第1固定部を備え、前記第2接続部は、前記第2端子部に対して回転自在の第2回転部を備え、前記第1固定部は、第1螺合溝が形成され、前記第1端子部の第1外面から離間した第1内面を備え、前記第2回転部は、先端側に前記第1螺合溝に螺合する第2螺合溝の形成された第2外面を備えていることを特徴とする請求項8に記載の超音波プローブ。

請求項10

前記超音波プローブ本体は、内面に前記第1固定部を固定する螺合溝の形成された第1孔部を有し、前記筐体内に嵌合される第1嵌合部を備え、前記第1固定部は、外面に前記第1孔部の内面の前記螺合溝に螺合する螺合溝が形成されていることを特徴とする請求項9に記載の超音波プローブ。

請求項11

前記カバーは、先端にリング状の突起部を有する円筒外形部を備え、前記筐体は、前記第2接続部を受け入れ受入開口部を備え、前記受入開口部には、前記突起部を嵌合するリング状の凹部が設けられていることを特徴とする請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の超音波プローブ。

請求項12

前記ケーブルは、前記第2接続部の後方近傍に前記ケーブルの外皮一体化された前記外皮の外形より大きい大形部を備え、前記カバーは、前記大形部に密着する内面部を備えていることを特徴とする請求項8から請求項11のいずれか1項に記載の超音波プローブ。

請求項13

前記カバーは、材質ゴムであることを特徴とする請求項7から請求項12のいずれか1項に記載の超音波プローブ。

請求項14

前記ケーブルは、前記外部機器に接続される側にUSBコネクタを有するUSB3.1の規格に従ったUSBケーブルであり、前記ケーブルを介して前記超音波プローブ本体に給電が行えることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の超音波プローブ。

技術分野

0001

本発明は超音波プローブに関する。

背景技術

0002

特許文献1には、被検体に対して超音波送受波を行うための超音波プローブと、超音波プローブと接続され、超音波プローブで受波した超音波信号をもとに被検体の画像データを生成する生成部を備える処理ユニットと、画像データを処理ユニットに接続された、表示部を有する情報端末に表示させるための制御を行う表示制御手段と、情報端末の識別情報に基づいて識別を行うための識別手段と、を有し、表示制御手段は、識別手段の識別結果に応じ、診断画像エリアの表示部に対する相対的な大きさを異ならせて情報端末に表示するように制御を行うポータブル超音波診断装置が開示されている。

0003

そして、特許文献1では、この超音波診断装置によれば、モニタを有する種々の情報端末を処理ユニットに接続するだけで、それら情報端末の表示部を超音波診断モニタとして簡便に用いることができ、その結果表示モニタと処理ユニットを分離可能にし、超音波診断装置の携帯性及び表示モニタ視認性という、相反する二つの性能の向上が可能になり、例えば医者患者宅出向いて超音波診断を行う際に装置を持ち運びやすく便利であると同時に、視認性に優れたモニタによって確実な診断を行うことができることが説明されている。

先行技術

0004

特開2013−111476号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、特許文献1では、ケーブルによって超音波プローブと処理ユニットが一体化されており、このため、上記のように処理ユニットを情報端末に接続するだけでよい構成が実現されていると考えられる。

0006

一方、適切な位置に適切な角度で超音波プローブを当てる操作を行っているときに、超音波プローブとケーブルの接続部が酷使されることになるため、長期にわたって使用されていると、その接続部の近くで断線等が起こる場合がある。

0007

この場合、ケーブルの交換作業は、超音波プローブ側だけでなく、処理ユニット側もケーブルが取り外せる程度に分解する必要があり、新しいケーブルに交換するのに手間がかかる。

0008

また、ポータブル超音波診断装置は、簡単に持ち運べることに特徴があり、訪問診療等の現場で重宝すると考えられるが、訪問診療等の訪問先で接続不良に気がついても、分解してケーブルを交換しなければならない場合、医師等では手に追えないため、訪問先での診療等に支障をきたすという問題もある。

0009

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ケーブルの交換の手間を軽減した超音波プローブであって、より好ましくは、医師等であっても簡単にケーブルの交換ができる超音波プローブを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
(1)本発明の超音波プローブは、超音波プローブ本体と、前記超音波プローブ本体に接続され、外部機器着脱可能に接続できるケーブルと、を備え、前記超音波プローブ本体は、超音波信号の発信及び前記超音波信号の反射波の受信を行うセンサ部(素子駆動用基板)と、前記センサ部に接続され、前記センサ部から送られるアナログの前記反射波の信号をディジタルの信号に変換する信号変換部と、前記信号変換部に接続され、前記信号変換部から送られる前記ディジタルの信号に基づいて、エコー画像の作成までの処理を行う画像処理部と、を備えている。

0011

(2)上記(1)の構成において、前記センサ部が前記反射波を受信する動作時以外は、前記信号変換部が停止している。

0012

(3)上記(1)又は(2)の構成において、前記信号変換部と前記画像処理部の間の配線数は、前記センサ部と前記信号変換部の間の配線数よりも少なく、前記信号変換部が、前記センサ部から同時に送られた複数の前記信号を複数回に分けて時間をずらして前記画像処理部に送る。

0013

(4)上記(1)から(3)のいずれか1つの構成において、前記信号変換部と前記画像処理部とが設けられる多層基板を備え、前記多層基板は、ノイズを低減する複数のグランド層を備えている。

0014

(5)上記(1)から(4)のいずれか1つの構成において、前記センサ部は、前記超音波信号の発信及び前記反射波の受信を行う素子と、前記素子及び前記信号変換部に接続され、前記素子の駆動用の駆動回路基板と、を備えている。

0015

(6)上記(1)から(5)のいずれか1つの構成において、前記画像処理部は、前記超音波信号の発信から前記反射波の受信までの時間差を算出する信号処理部と、少なくとも前記時間差と前記反射波に基づいて、前記エコー画像を作成する画像作成部と、を備えている。

0016

(7)上記(1)から(6)のいずれか1つの構成において、前記ケーブルは、前記超音波プローブ本体の接続部に形成された端子部と着脱自在の端子部と、スライド可能に配設された筒状の樹脂製カバーとを有し、前記樹脂製カバーは、先端にリング状の突起部を備え、前記リング状の突起部が、前記超音波プローブ本体のケーブル端子部の受入部に形成したリング状の凹部に嵌合する。

0017

(8)本発明の超音波プローブは、超音波プローブ本体と、外部機器に着脱可能に接続できるケーブルと、を備え、前記超音波プローブ本体は、筐体と、前記筐体内に配置され、本体側の第1端子部を内部に有する本体側の第1接続部と、を備え、前記ケーブルは、
前記第1端子部に接続されるケーブル側の第2端子部を有し、前記第1接続部に螺合接続されるケーブル側の第2接続部と、前記ケーブル上にスライド可能に設けられ、前記第2接続部を覆うように前記筐体に固定される樹脂製のカバーと、を備えている。

0018

(9)上記(8)の構成において、前記第1接続部は、前記第1端子部が固定される第1固定部を備え、前記第2接続部は、前記第2端子部に対して回転自在の第2回転部を備え、前記第1固定部は、第1螺合溝が形成され、前記第1端子部の第1外面から離間した第1内面を備え、前記第2回転部は、先端側に前記第1螺合溝に螺合する第2螺合溝の形成された第2外面を備えている。

0019

(10)上記(9)の構成において、前記超音波プローブ本体は、内面に前記第1固定部を固定する螺合溝の形成された第1孔部を有し、前記筐体内に嵌合される第1嵌合部を備え、前記第1固定部は、外面に前記第1孔部の内面の前記螺合溝に螺合する螺合溝が形成されている。

0020

(11)上記(8)から(10)のいずれか1つの構成において、前記カバーは、先端にリング状の突起部を有する円筒外形部を備え、前記筐体は、前記第2接続部を受け入れ受入開口部を備え、前記受入開口部には、前記突起部を嵌合するリング状の凹部が設けられている。

0021

(12)上記(8)から(11)のいずれか1つの構成において、前記ケーブルは、前記第2接続部の後方近傍に前記ケーブルの外皮に一体化された前記外皮の外形より大きい大形部を備え、前記カバーは、前記大形部に密着する内面部を備えている。

0022

(13)上記(7)から(12)のいずれか1つの構成において、前記カバーは、材質ゴムである。

0023

(14)上記(1)から(13)のいずれか1つの構成において、前記ケーブルは、前記外部機器に接続される側にUSBコネクタを有するUSB3.1の規格に従ったUSBケーブルであり、前記ケーブルを介して前記超音波プローブ本体に給電が行える。

発明の効果

0024

本発明によれば、ケーブルの交換の手間を軽減した超音波プローブであって、より好ましくは、医師等であっても簡単にケーブルの交換ができる超音波プローブを提供することができる。

図面の簡単な説明

0025

本発明に係る実施形態の超音波プローブの斜視図である。
本発明に係る実施形態の超音波プローブ本体の内部構成の主な部分を模式的に示した模式図である。
本発明に係る実施形態の超音波プローブ本体にケーブルが接続された状態を説明するための図である。
本発明に係る実施形態の超音波プローブ本体とケーブルの接続に関する構成を説明するための図である。

実施例

0026

以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。

0027

図1は本発明に係る実施形態の超音波プローブ1の斜視図である。
図1に示すように、超音波プローブ1は、超音波プローブ本体Aと、超音波プローブ本体Aに接続され、外部機器に着脱可能に接続できるケーブルBと、を備えている。

0028

例えば、外部機器は、ノートパソコンタブレット端末のような画像を表示できる表示部を有する携帯端末でもよく、デスクトップパソコン等のような画像を表示できる表示部を有する据え置き式の端末であってもよい。

0029

そして、外部機器には専用アプリケーションインストールされ、外部機器でそのアプリケーション立ち上げると、外部機器の有する表示部に表示するエコー画像のモード(例えば、BモードMモード、Dモード等)を選択する選択アイコンが表示され、また、選択されたモードに対応するエコー画像の表示ができるようになる。
なお、外部機器でモードの選択が行われると、そのモードに対応したエコー画像を外部機器に送るための指令がケーブルBを介して超音波プローブ本体Aに送られる。

0030

Bモードとは、発信した超音波が各部で反射(以下、反射する部分を反射源又は超音波エコー源ともいう。)して受信される反射波(超音波エコーともいう。)の振幅輝度に変換した2次元断層画像を表示部に表示するモードであり、Mモードとは、超音波エコー源の時間変化動き)の軌跡波形として表示部に表示するモードであり、Dモード(例えば、パルスドプラカラードプラ、パワードプラ等が更に選択できる。)とは、超音波エコー源の動きを超音波周波数の変化として検出し、それに基づく画像を表示部に表示するモードである。

0031

例えば、Dモードとしてカラードプラを選択すれば、血液の動きを超音波周波数の変化として、2次元断層画像上にカラー表示(例えば、動脈静脈が異なる色で表示)することができる。

0032

ただし、選択できるモードは、これらに限定される必要はなく、その他のモード(例えば、Aモード等)が選択できるようになっていてもよい。

0033

(超音波プローブ本体A)
図1に示すように、超音波プローブ本体Aは、前方側に開口部11Aを有する第1半体11と第2半体12を合わせて形成される筐体10を備えている。
第1半体11の開口部11Aには、後述するセンサ部20の検出部21が設けられる。

0034

図2は、超音波プローブ本体Aの内部構成の主な部分を模式的に示した模式図である。
ただし、形状等についてまで正確に図示したものではない(例えば、検出部21等は、図1を見ればわかるように本来は若干湾曲した形状である。)。
図2に示すように、超音波プローブ本体Aの筐体10内部には、センサ部20と、信号変換部30と、画像処理部40と、信号変換部30及び画像処理部40が設けられる多層基板MLSと、を備えている。

0035

(センサ部20)
センサ部20は、検出部21と、駆動回路基板22と、検出部21と駆動回路基板22の間を繋ぐ複数の配線L1と、を備えており、検出部21は、複数の素子23と、素子23の前後に設けられた電極(前方側の第1電極24、後方側の第2電極25)と、第1電極24上に設けられた音響整合層26と、音響整合層26上に設けられた音響レンズ27と、第2電極25上に設けられたバッキング層28と、を備えている。

0036

素子23は、具体的には圧電素子であり、素子23への電圧印加によって超音波信号が発生し、逆に、素子23で反射波が受信されると電圧が発生する。
なお、図2では、第1電極24及び第2電極25がベタ電極のような図示になっているが、実際には、各々の素子23が反射波を受信したときに発生する電圧及び超音波信号を発信させるための素子23への電圧の印加が行える電極パターンになっており、配線L1は素子23と駆動回路基板22との間の電気的な接続のための配線である。

0037

本実施形態では、256個の素子23が設けられており、配線L1の数は32になっており、超音波信号を発信するときの素子23の励振枚数が32になっている。
ただし、素子23の数及び励振枚数は、256素子(256個の素子)、励振枚数32に限定される必要はなく、128素子、励振枚数16であってもよく、素子数と励振枚数が増えれば、エコー画像の解像度が高くなるものの、配線等の構成も増加してコスト等が増加するため、求められる解像度に応じて適切な素子数を選択するのがよい。

0038

音響整合層26は、素子23とエコー画像を撮る対象(例えば、被写体)とで音響インピーダンスの差が大きい場合、そのままでは素子23で発信された超音波が対象内(被写体内)に効率よく入射せず、その多くが反射されてしまうのを抑制するために、音響的な整合を取るための層である。
なお、本実施形態では、音響整合層26は、1つの材料で形成された1つの層としているが、異なる材料からなる複数の層で構成されていてもよい。

0039

音響レンズ27は、発信された超音波信号が進行するのに従って、広がってしまうのを抑制し、エコー画像の分解能を高めるために設けられた層である。
図1に示すように、音響レンズ27は、検出部21の最も外側に位置するため、被写体等と直接接触する層となるため、生体との適合性に優れるシリコンゴム等の材料を用いるのがよい。

0040

バッキング層28は、素子23の余分な振動を抑制し、発信される超音波信号のパルス幅を短くするための層であり、これによってエコー画像の距離分解能を高めることができる。

0041

駆動回路基板22は、素子23の駆動用の制御回路が設けられた基板であり、例えば、決められたタイミングで素子23を励振させる処理(素子23に電圧を印加する処理)を行う。

0042

また、駆動回路基板22は、決められたタイミングで反射波を素子23が受信したときの電圧の変化を検出して、その反射波により発生する電圧の変化を信号変換部30に送る処理を行う。

0043

(信号変換部30)
信号変換部30は、センサ部20(より詳細には駆動回路基板22)に配線L2で接続され、センサ部20からのアナログの反射波の信号(電圧信号)をディジタル信号に変換するA/DコンバータADC)である。

0044

本実施形態では、配線L2の数を配線L1の数と同じ32にしており、駆動回路基板22が、同時に検出した電圧の変化がそのまま信号変換部30に送れるようになっている。

0045

なお、信号変換部30として機能するADCは、多層基板MLS上に実装されており、多層基板MLSに形成された配線L22を介して反射波の信号を受信する。
つまり、配線L2は、直接、信号変換部30に接続されているのではなく、多層基板MLSに形成された配線L22に接続されている。

0046

そして、多層基板MLSに形成された配線L3を介して、信号変換部30からディジタルの信号として反射波の信号が画像処理部40に送られる。

0047

(画像処理部40)
画像処理部40は、本実施形態では、多層基板MLS上に実装されたFPGA(Field Programmable Array)で構成されており、そのFPGAの回路設計によって、DSPやCPUの機能を実現しており、DSPとしての機能ブロックが信号処理部41としての機能を発揮し、CPUとしての機能ブロックが画像作成部42としての機能を発揮し、その他、記憶部43としての領域も備えるものになっている。

0048

つまり、画像処理部40は、機能構成として、信号処理部41と、画像作成部42と、記憶部43と、を備えたものになっている。

0049

信号処理部41は、信号変換部30から送られる反射波の信号に基づいて、超音波信号の発信から反射波の受信までの時間差を算出する。

0050

具体的には、超音波信号が発信され、対象内(被写体内)に入射して進行する過程で、反射源に到達すると、その反射源で一部の超音波信号が反射され、残る超音波信号は、更に対象内(被写体内)を進行する。
この進行する超音波信号が次の反射源に到達すると、再び、同様のことが起こる。

0051

なお、反射率の高い反射源で反射された反射波は、強度(振幅)が大きいものとなり、逆に、反射率の小さい反射源で反射された反射波は、強度が小さいものとなる。

0052

このように、対象内(被写体内)の位置の違いに応じて、複数の反射波を受信することになるため、超音波信号の発信のタイミングから超音波信号の進行速度を基準として、どの程度の時間遅れで、各反射波を受信したかに基づいて、各反射波の位置を求めることができ、このための時間差を算出する処理を信号処理部41は主に行う。

0053

画像作成部42は、少なくとも信号処理部41が算出した時間差と反射波に基づいて、エコー画像を作成する。
なお、画像作成部42は、上述のようにFPGAのCPUとしての機能ブロックが処理を行っているが、この処理を実行する機能ブロックはCPUとしての機能も果たしているため、超音波プローブ本体Aの全般的な制御も司っている。
画像作成部42は、例えば、時間差から反射源の位置を求め、その時間差を求めるもとになっている反射波の強度(振幅)を輝度に変換して2次元断層画像化することでBモード用のエコー画像を作成する等を行う。

0054

なお、MモードやDモードについてもデータ処理自体は、一般に行われている処理と同じであり、その一般的な処理に従って、画像作成部42は、MモードやDモード用のエコー画像を作成する。

0055

記憶部43は、画像処理部40(信号処理部41や画像作成部42)が動作する上で必要なプログラム処理過程で生成されたデータを記憶する。

0056

そして、画像処理部40で作成されたエコー画像は、配線L4を介してケーブルBと接続するための第1端子部51を内部に有する本体側の第1接続部50にディジタルの信号として送られる。

0057

ここで、図1に示すように、ケーブルBには、外部機器に接続される側にUSBコネクタCを有するUSB3.1の規格に従ったUSBケーブルを用いている。
このため、そのUSBコネクタCを外部機器のUSBポートに対して簡単に着脱することができ、USBコネクタCを外部機器のUSBポートに接続するだけで、外部機器は、ケーブルBを介して、ディジタルの信号としてエコー画像を受信することができる。

0058

このように、ディジタルの信号としてエコー画像を外部機器に送るため、ノイズの影響を受け難いものになっており、かつ、エコー画像を超音波プローブ本体A側で作成しているため、外部機器自体が高い演算処理能力を有している必要はなく、スペックの低いノートパソコンやタブレット端末であっても超音波プローブ本体Aが接続される外部機器に使用できるようになっている。

0059

なお、本実施形態では、超音波プローブ本体Aが補助バッテリーを有するものとしているが、ケーブルBにUSB3.1の規格に従ったUSBケーブルを用いているので、通常、超音波プローブ本体Aが駆動するのに必要な電力は、外部機器からケーブルBを介して給電されるようになっている。なお、給電機能を有するUSB2.0の規格であっても使用するデータ転送量転送速度480Mbit/secで補える範囲であればUSB2.0を使用することもできる。

0060

そして、図1を見ればわかるとおり、本実施形態の超音波プローブ1は、超音波プローブ本体A内に、エコー画像を作成するまでの処理に必要な全ての構成を内蔵させたため、ケーブルBを交換するときに、超音波プローブ本体AとケーブルBとの接続を解除すればよいだけになっている。

0061

このため、特許文献1のように、ケーブル交換時に、超音波プローブ側と処理ユニット側の2箇所で接続を解除する必要がないため、ケーブルを交換するときの手間を大幅に軽減することができる。

0062

なお、後ほど説明するように、本実施形態の超音波プローブ1は、ケーブルBを交換するときに、超音波プローブ本体Aを分解する必要がなく、また、ケーブルBの交換を医師等であっても簡単に行えるようにしている。

0063

そして、交換用のケーブルBは、収納に場所をとるものでもなく、持ち運びに困るものでもないため、例えば、訪問診療等のときに交換用のケーブルBを持って行くことで、訪問先で接続不良に気がついたら、その場で交換が行えるので、接続不良のために診療等ができないという事態を回避することができる。

0064

ところで、本実施形態のように、超音波プローブ本体A内に各種の機能構成を盛り込むようにすると、発熱量が大きくなり、内蔵している機器類にとって過酷な環境となるおそれがあるとともに、超音波プローブ本体A内でエコー画像の作成までを行っているため、内部ノイズを低減してエコー画像にノイズの影響が現れないようにすることが重要であり、先に、本実施形態の超音波プローブ本体Aに施されている対策について、述べた後に、ケーブルBの交換を医師等でもできるようにしたケーブルBの接続構造の説明を行う。

0065

例えば、発熱源として大きなものは、信号変換部30として機能するADCが挙げられるが、このADCは、信号変換部30から反射波の信号を画像処理部40に送るときに動作していればよい。

0066

そして、画像処理部40への反射波の信号を送信するタイミングは、センサ部20が反射波を受信する動作時であるため、本実施形態では、センサ部20が反射波を受信する動作時以外は、信号変換部30が停止するように制御させている。
なお、センサ部20が反射波を受信する動作時以外は、信号変換部30が停止するとは、センサ部20が反射波を受信する動作時に合わせて、省電力モードの信号変換部30を起動させ、反射波の信号を画像処理部40に送信する動作を行った後、再び、次のセンサ部20が反射波を受信する動作時までは、信号変換部30を省電力モードにすることを意味する。

0067

具体的には、超音波プローブ本体Aは、内蔵するFPGAにCPUの機能があるため、信号変換部30として機能するADCに対して高速動作開始及び動作停止の制御を行わせることができるようなっており、反射波を素子23が受信したときの電圧の変化を検出する駆動回路基板22の決められたタイミングにあわせて、ADCを起動させることができるようになっている。

0068

また、信号変換部30として機能するADCも画像処理部40として機能するFPGAも一度に多くの処理を実行させるようにすると、その分だけ消費電力が必要であり、発熱量が増加することになる。

0069

そこで、信号変換部30が、センサ部20から同時に送られた複数の反射波の信号を一度に画像処理部40に送るのではなく、複数回に分けて時間をずらして画像処理部40に送るようにすることで一度に処理しなければならないADC及びFPGAの処理量を低減するようにしている。

0070

具体的には、センサ部20から同時に送られた複数の反射波の信号を2回に分けて信号変換部30が画像処理部40に送るようにしている。
なお、この結果、信号変換部30と画像処理部40を電気的に接続する多層基板MLSに形成された配線L3は、センサ部20と信号変換部30の間の配線数の半分、つまり、配線L3を16まで少なくすることができている。

0071

さらに、画像処理部40として機能するFPGAにおいても機能ブロックごとに動作すべきときと、動作する必要のないときを切り分けて、動作する必要のないときには、その機能ブロックを停止させるようにしている。

0072

これらの結果、超音波プローブ本体A内の発熱を抑えることができ、また、これらは消費電力の抑制にもなっているため、USB3.1で電力供給が可能な消費電力まで低減されたものになっている。

0073

一方、内部ノイズの影響を低減するために、本実施形態の超音波プローブ本体Aでは、信号変換部30及び画像処理部40の設けられる基板(多層基板MLS)と、素子23の駆動用の基板(駆動回路基板22)と、を分ける構成にしている。

0074

これによって、素子23への電圧の印加と停止のための駆動回路基板22のアナログスイッチの回路から出るノイズが多層基板MLS側の構成に影響し難くなっている。

0075

なお、基板を2枚にすることで、駆動回路基板22のアナログスイッチ、信号変換部30及び画像処理部40の配置位置のレイアウトが熱対策を考慮したレイアウトにしやすくなっており、基板を2枚にすることでより一層、超音波プローブ本体A内の温度上昇を抑制することができるようになっている。

0076

また、画像処理部40として機能するFPGAを多層基板MLSとすることで、基板にノイズを低減する複数のグランド層を備えさせるようにしており、より一層、FPGAがノイズの影響を受け難いものになっている。

0077

次に、主に、図3及び図4を参照しながら、ケーブルBの接続構造についての説明を行う。
図3は、超音波プローブ本体AにケーブルBが接続された状態を説明するための図であり、超音波プローブ本体Aについては、筐体10の第1半体11、第1嵌合部13等の一部だけを示したものになっている。

0078

図4は超音波プローブ本体AとケーブルBの接続に関する構成を説明するための図であり、図4(A)は図3に示す超音波プローブ本体A及びケーブルBの接続する部分が見えるようにした斜視図である。
また、図4(B)は、第1嵌合部13と第1嵌合部13に接続された第1接続部50を示した斜視図である。

0079

図4(A)及び図4(B)に示すように、超音波プローブ本体Aは、先に触れたように、筐体10内に配置され、ケーブルBとの接続を行うための本体側の第1接続部50を備えている。

0080

そして、第1接続部50は、後述するケーブルBの第2端子部61が接続される本体側の第1端子部51と、第1端子部51を内部に有するように第1端子部51が固定される第1固定部52と、を備えている。

0081

なお、第1端子部51には、一端が多層基板MLSに接続された複数の配線L4(図2参照)の他端が接続されており、第1端子部51に後述するケーブルBの第2端子部61が接続されることで、ケーブルBと多層基板MLSとの間での各種の信号の送受信及びケーブルBから多層基板MLS側への給電ができるようになる。

0082

また、図4(B)に示すように、第1接続部50の第1固定部52は、第1螺合溝が形成され、円柱形状の第1端子部51の第1外面51A(外周面)から離間した第1内面52A(内周面)を備えており、後述するように、この第1内面52Aに形成された第1螺合溝に対してケーブルBが螺合接続されることになる。

0083

さらに、第1接続部50の第1固定部52は、図4(B)に示すように、外面52B(外周面)にも螺合溝が形成されており、この螺合溝によって、これから説明する第1嵌合部13に螺合固定される。

0084

先に触れたように、超音波プローブ本体Aは、第1接続部50(図4(A)参照)が固定される第1嵌合部13を備えている。
第1嵌合部13は、図4(B)に示すように、内面(内周面)に第1固定部52を固定する螺合溝の形成された第1孔部13Aを有しており、この第1孔部13Aの内面の螺合溝に第1固定部52の外面52B(外周面)の螺合溝を螺合させることにより、第1接続部50(第1固定部52)が第1嵌合部13に対して螺合固定される。

0085

そして、筐体10の第1半体11には、第1嵌合部13が嵌合され、第1嵌合部13が動かないように規制する第1嵌込部14が設けられている。第1嵌合部13の形状は、特に限定するものではないが、本実施形態においては図3に示すように円錐台形状とし、第1嵌込部14も第1嵌合部13に対応する形状としている。

0086

また、図3及び図4では、筐体10の第1半体11だけが示されているが、第2半体12は、ほぼ第1半体11の開口部11Aが形成される先端面11AAを除いただけの構造になっており、第2半体12も第1半体11の第1嵌込部14と同様の第1嵌合部13が動かないように規制する第2嵌込部を備えている。

0087

したがって、第1嵌合部13は、第1半体11の第1嵌込部14と第2半体12の第2嵌込部で形成される筐体10の嵌込部に嵌合されることで動かないように固定され、そのように第1嵌合部13が固定されることで、図4(A)に示すように、第1嵌合部13に固定されている第1接続部50が筐体10に対して所定の第1位置に位置するように配置される。

0088

そして、筐体10の第1半体11には、第1接続部50が筐体10に対して所定の第1位置に位置する状態のときに第1接続部50に対面することになる部分に、半円形の第1切欠形状部11Bが設けられている。

0089

また、先にも述べたように、図4(A)では、筐体10の第1半体11だけが示されているが、第2半体12は、ほぼ第1半体11の開口部11Aが形成される先端面11AAを除いただけの構造になっており、第2半体12にも第1半体11の第1切欠形状部11Bと同様の半円形の第2切欠形状部が設けられている。

0090

したがって、筐体10は、第1接続部50が筐体10に対して所定の第1位置に位置するときに、第1接続部50に対面する部分に、第1半体11の第1切欠形状部11Bと第2半体12の第2切欠形状部が合わさって、円形状となる開口部を備えたものになっており、この円形状となる開口部が、第1接続部50に対して、後述するケーブルBの第2接続部60が接続できるように、第2接続部60を受け入れるための受入開口部となる。

0091

一方、図3に示すように、ケーブルBは、第1端子部51(図4(B)参照)に着脱自在に接続されるケーブルB側の第2端子部61(図4(A)参照)を有し、第1接続部50に螺合接続されるケーブルB側の第2接続部60と、ケーブルB上にスライド可能に設けられた樹脂製のカバー63(本実施形態では、材質がゴムであるカバー63としている。)と、を備えている。

0092

具体的には、図4(A)に示すように、第2接続部60は、第1端子部51の複数の端子受入穴51B(図4(B)参照)に挿入される複数の端子61Aを有するとともに、端子61Aを取り囲み、接続時に第1端子部51の第1外面51A(外周面)に被さる円筒状の外壁部61Bを有する第2端子部61と、第2端子部61の後方側に位置し、第2端子部61に対して回転自在の第2回転部62と、を備えている。

0093

そして、第2回転部62は、図4(A)に示すように、先端側に第1接続部50(第1固定部52)の第1内面52A(図4(B)参照)に形成された第1螺合溝に螺合する第2螺合溝の形成された第2外面62A(外周面)を有する第2螺合部と、第2外面62Aの後方側に段差をもって外径が大きくなった摘み部62Bと、を備えている。
なお、摘み部62Bは、外面(外周面)に前後方向に延びる断面円弧状の凹部が周方向に複数形成された滑り止めを備えている。

0094

したがって、第2接続部60の第2端子部61の端子61A(図4(A)参照)を第1端子部51の端子受入穴51B(図4(B)参照)に挿入するように、第2接続部60を第1接続部50側に押し込んだ後、第2接続部60の第2回転部62を回転させると、第2回転部62の第2外面62A(外周面)に形成された第2螺合溝が第1接続部50(第1固定部52)の第1内面52A(図4(B)参照)に形成された第1螺合溝に螺合して、第1接続部50と第2接続部60が螺合接続される。

0095

このように、第1接続部50と第2接続部60が螺合接続されるようにして、ケーブルBが超音波プローブ本体Aに対して接続されているので、診察等のために超音波プローブ本体Aの操作(移動)によって、超音波プローブ本体AからケーブルBが簡単に外れることがない。

0096

一方、図3に示すように、樹脂製のカバー63は、先端にリング状の突起部63AAを有する円筒外形部63Aを備えており、第1半体11の第1切欠形状部11Bにリング状の突起部63AAを嵌合する半円形の第1凹部11BAが設けられている。

0097

また、先にも述べたように、図3では、筐体10の第1半体11だけが示されているが、第2半体12は、ほぼ第1半体11の開口部11Aが形成される先端面11AAを除いただけの構造になっており、第2半体12にも第1半体11の半円形の第1凹部11BAと同様の半円形の第2凹部が設けられている。

0098

したがって、筐体10は、先に説明した第1半体11の第1切欠形状部11Bと第2半体12の第2切欠形状部が合わさって形成される第2接続部60を受け入れるための受入開口部に、半円形の第1凹部11BAと半円形の第2凹部によって形成され、カバー63のリング状の突起部63AAを嵌合するリング状の凹部が設けられたものになっている。

0099

そして、図3に示すように、第2接続部60が第1接続部50(図4(A)参照)に接続された後、ケーブルB上を前方側にスライド移動させるように、カバー63を移動させ、カバー63を弾性変形させて、第1半体11の第1凹部11BAにカバー63の突起部63AAを嵌め込んだ後、第2半体12の第2凹部内にカバー63の突起部63AAが挿入されるように、第2半体12を第1半体11に合わせるようにして筐体10が形成される。

0100

なお、第1半体11と第2半体12の接触部には接着剤が設けられ、簡単に第1半体11と第2半体12が分離しないとともに、筐体10内が高い気密性を有するものとされる。

0101

このようにして、カバー63が筐体10に固定された状態となったときには、図1に示すように、カバー63が第2接続部60(図3参照)を覆った状態となる。

0102

また、ケーブルBは、図3に示すように、第2接続部60(第2回転部62)の後方近傍にケーブルBの外皮63Bに一体化された外皮63Bの外形より大きい大形部64を備えている。

0103

なお、大形部64は、図3に示すように、第2接続部60(第2回転部62)側が摘み部62B(図4(A)参照)の外径と同じが若干小さい外径の直胴部64Aと、直胴部64Aから後方側に向かって外径が小さくなっていくテーパー部64Bと、を備えている。

0104

そして、カバー63は、上述のように、筐体10に固定された状態のときに、内面部63C(図4(A)参照)が第2接続部60の一部と大形部64とに密着するようになっており、したがって、超音波プローブ本体AのケーブルBが接続される部分においても高い気密性が確保されるようになっている。

0105

一方、例えば、超音波プローブ本体Aの操作に伴う応力が大形部64の後方側近傍に長期にわたって加わることで、ケーブルBが断線した場合には、カバー63を後方側に動かして第2接続部60(第2回転部62)の摘み部62B(図4(A)参照)を露出させる。

0106

なお、上述のように、カバー63は、筐体10のリング状の凹部に突起部63AAが嵌合されることで筐体10に固定されているだけのため、カバー63に対して強く後方側に引き抜く力をかけることで、嵌合が解除され、カバー63を後方側に動かすことが可能である。

0107

そして、図3を見ればわかるように、第2接続部60(第2回転部62(図4(A)参照))は、第1接続部50(図4(A)参照)に接続された状態のときでも、後方側の一部が筐体10から外側に露出する程度の長さに設定されている。

0108

このため、医師等でも簡単に、第2接続部60(第2回転部62)の摘み部62B(図4(A)参照)を摘んで第2回転部62(図4(A)参照)を回転させることで、第1接続部50(図4(A)参照)と第2接続部60の螺合接続(固定)を解除して、超音波プローブ本体AからケーブルBを取り外すことができるとともに、逆手順で、新しい交換用のケーブルBを接続することができる。

0109

したがって、訪問診療等のときに交換用のケーブルBを持って行くことで、訪問先で接続不良に気がついたら、その場で交換が行えるので、接続不良のために診療等ができないという事態を回避することができる。

0110

以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更が可能であることも言うまでもなく、要旨を逸脱しない範囲での種々の変更を行ったものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。

0111

1超音波プローブ
10筐体
11 第1半体
11A 開口部
11AA 先端面
11B 第1切欠形状部
11BA 第1凹部
12 第2半体
13 第1嵌合部
13A 第1孔部
14 第1嵌込部
20センサ部
21 検出部
22駆動回路基板
23素子
24 第1電極
25 第2電極
26音響整合層
27音響レンズ
28バッキング層
30信号変換部
40画像処理部
41信号処理部
42画像作成部
43 記憶部
50 第1接続部
51 第1端子部
51A 第1外面
51B端子受入穴
52 第1固定部
52A 第1内面
52B 外面
60 第2接続部
61 第2端子部
61A 端子
61B外壁部
62 第2回転部
62A 第2外面
62B摘み部
63カバー
63A円筒外形部
63AA突起部
63B外皮
63C 内面部
64大形部
64A 直胴部
64Bテーパー部
A超音波プローブ本体
Bケーブル
CUSBコネクタ
L1、L2、L22、L3、L4配線
MLS 多層基板

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